《数控编程技术》教案第二章 第1页共15页 第2章数控加工编程基础 【教学目标】通过本章节的理论教学:掌握数控加工编程的基础知识,主要包括 插补的基本知识、机床坐标系及工件坐标系、刀具补偿的概念、数 控加工工艺分析、数控加工程序的格式及编程方法等 【教学重点】插补、补偿、工艺分析及编程方法 【教学难点】刀具补偿的概念及加工工艺分析 【教学时数】理论6学时,实验4学时 【课程类型】理论与实践课程 【教学方法】讲授、挂图、理论联系实际 【教学内容】 2.1插补的基本知识 21.1插补的基本概念 数控机床在加工时,刀具的运动轨迹是折线,而不是光滑的曲线,不能严格地 沿着要求的曲线运动,只能沿折线轨迹逼近所要加工的曲线运动。一般情况下,机 床数控系统是根据已知的运动轨迹的起点坐标、终点坐标和轨迹的曲线方程,由数 控系统实时的计算出各中间点坐标,这就是插补。 2.1.2常用的插补方法 常用的插补方法按插补曲线形状的不同,可分为直线插补法、圆弧插补 物线插补法和高次曲线插补法等
《数控编程技术》教案 第二章 第1页 共15页 第 2 章 数控加工编程基础 【教学目标】 通过本章节的理论教学：掌握数控加工编程的基础知识，主要包括 插补的基本知识、机床坐标系及工件坐标系、刀具补偿的概念、数 控加工工艺分析、数控加工程序的格式及编程方法等。 【教学重点】 插补、补偿、工艺分析及编程方法 【教学难点】 刀具补偿的概念及加工工艺分析 【教学时数】 理论 6 学时，实验 4 学时 【课程类型】 理论与实践课程 【教学方法】 讲授、挂图、理论联系实际 【教学内容】 2.1 插补的基本知识 2.1.1 插补的基本概念 数控机床在加工时，刀具的运动轨迹是折线，而不是光滑的曲线，不能严格地 沿着要求的曲线运动，只能沿折线轨迹逼近所要加工的曲线运动。一般情况下，机 床数控系统是根据已知的运动轨迹的起点坐标、终点坐标和轨迹的曲线方程，由数 控系统实时的计算出各中间点坐标，这就是插补。 2.1.2 常用的插补方法 常用的插补方法按插补曲线形状的不同，可分为直线插补法、圆弧插补法、抛 物线插补法和高次曲线插补法等
《数控编程技术》教案第二章 第2页共15页 (a) 图21直线插补和圆弧插补 直线插补b圆弧插补 2.2数控机床坐标系 2.2.1机床坐标系及运动方向 数控机床的坐标系按国际标准化组织标准( International Organization Standardization-ISO)规定为右手直角笛卡尔坐标系,如图22所示。 +A,+B或+C 图22右手笛卡尔坐标系 2.2.2绝对坐标与增量坐标 所有坐标值均以机床或工件原点计量的坐标系称为绝对坐标系。在这个坐标系 中移动的尺寸称为绝对坐标,也叫绝对尺寸,所用的编程指令称为绝对坐标指令
《数控编程技术》教案 第二章 第2页 共15页 2.2 数控机床坐标系 2.2.1 机床坐标系及运动方向 数控机床的坐标系按国际标准化组织标准（International Organization for Standardization-ISO）规定为右手直角笛卡尔坐标系，如图 2.2 所示。 2.2.2 绝对坐标与增量坐标 所有坐标值均以机床或工件原点计量的坐标系称为绝对坐标系。在这个坐标系 中移动的尺寸称为绝对坐标，也叫绝对尺寸，所用的编程指令称为绝对坐标指令。 图 2.1 直线插补和圆弧插补 a 直线插补 b 圆弧插补 (a) (b) 图 2.2 右手笛卡尔坐标系
《数控编程技术》教案荜三章 第3页共15页 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系称为增量坐标系,也叫相对坐 标系。在这个坐标系中移动的尺寸称为增量坐标,也叫增量尺寸,所用的编程指令 称为增量坐标指令。 2.2.3机床原点与机床参考点 机床原点又称为机械原点,它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的 点,其位置是由机床设计和制造单位确定的,通常不允许用户改变。机床原点是工 件坐标系、编程坐标系、机床参考的基准点。这个点不是一个硬件点,而是一个定 义点。数控车床的机床原点一般设在卡盘前端面或后端面的中心,数控铣床的机床 原点,各生产厂不一致,有的设在机床工作台的中心,有的设在进给行程终点。 机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的,机床原点是由机床参考 点体现出来的。机床参考点是一个硬件点。 机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的位置点,是用于对机床工作台、滑 板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。机床参考点通常设置在机床各 轴靠近正向极限的位置,通过减速行程开关粗定位而由零位点脉冲精确定位。机床 参考点对机床原点的坐标是一个已知定值。采用增量式测量的数控机床开机后,都 必须做回零操作,即利用CRT/MI控制面板上的功能键和机床操作面板上的有关按 钮,使刀具或工作台退回到机床参考点中。回零操作又称为返回参考点操作。当返 回参考点的工作完成后,显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值,表 明机床坐标系已自动建立。 2.2.4工件坐标系 工件坐标系的原点就是工件原点,也叫做工件零点。与机床坐标系不同,工 件坐标系是人为设定的,选择工件坐标系的原点的一般原则是 1.尽量选在工件图样的基准上,便于计算,减少错误,以利于编程 2.尽量选在尺寸精度高,粗糙度值低的工件表面上,以提高被加工件的加工 精度
《数控编程技术》教案 第二章 第3页 共15页 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系称为增量坐标系，也叫相对坐 标系。在这个坐标系中移动的尺寸称为增量坐标，也叫增量尺寸，所用的编程指令 称为增量坐标指令。 2.2.3 机床原点与机床参考点 机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的 点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原点是工 件坐标系、编程坐标系、机床参考的基准点。这个点不是一个硬件点，而是一个定 义点。数控车床的机床原点一般设在卡盘前端面或后端面的中心，数控铣床的机床 原点，各生产厂不一致，有的设在机床工作台的中心，有的设在进给行程终点。 机床参考点是采用增量式测量的数控机床所特有的，机床原点是由机床参考 点体现出来的。机床参考点是一个硬件点。 机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的位置点，是用于对机床工作台、滑 板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点。机床参考点通常设置在机床各 轴靠近正向极限的位置，通过减速行程开关粗定位而由零位点脉冲精确定位。机床 参考点对机床原点的坐标是一个已知定值。采用增量式测量的数控机床开机后，都 必须做回零操作，即利用 CRT/MDI 控制面板上的功能键和机床操作面板上的有关按 钮，使刀具或工作台退回到机床参考点中。回零操作又称为返回参考点操作。当返 回参考点的工作完成后，显示器即显示出机床参考点在机床坐标系中的坐标值，表 明机床坐标系已自动建立。 2.2.4 工件坐标系 工件坐标系的原点就是工件原点，也叫做工件零点。与机床坐标系不同，工 件坐标系是人为设定的，选择工件坐标系的原点的一般原则是： 1．尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，以利于编程。 2．尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工 精度
5』《数控编程 第4页共15页 3.要便于测量和检验 4.对于对称的工件,最好选在工件的对称中心上 5.对于一般零件,选在工件外轮廓的某一角上。 6.Z轴方向的原点,一般设在工件表面 2.3刀具补偿的概念 2.3.1刀位点 刀位点是在编制加工程序时用以表示刀具位置的特征点。对于端铣刀、立铣刀 和钻头来说,是指它们的底面中心;对于球头铣刀,是指球头球心;对圆弧车刀 刀位点在圆弧圆心上:;对尖头车刀和镗刀,刀位点在刀尖;对于数控线切割来说 刀位点则是线电极轴心与工件表面的交点。需要指出的是,球形铣刀的刀位点在铣 刀轴线上,刀刃上不同的点切削时,所表现出的刀具半径不一样。 数控加工程序控制刀具的运动轨迹,实际上是控制刀位点的运动轨迹 2.3.2位置补偿 具位置补偿包括刀具半径和刀具长度补偿。 在轮廓加工过程中,由于刀具总有一定的刀具半径(如铣刀半径)或刀尖部分 有一定的圆弧半径(为方便起见,以后统称刀具半径),所以在零件轮廓加工过程 中刀位点的运动轨迹并不是零件的实际轮廓,而用户通常又希望按工件轮廓轨迹编 写工件加工程序,这样刀位点必须偏移零件轮廓一个刀具半径,这种偏移称为刀具 半径补偿。加工外轮廓表面和内轮廓表面时刀具半径补偿如图2.8所示。根据ISO 标准,当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向左边时,称为左刀具补偿;反之称为右 刀具补偿。 刀具长度补偿,是为了使刀具顶端到达编程位置而进行的刀具位置补偿。当采 用不同尺寸的刀具加工同一轮廓尺寸的零件,或同一名义尺寸的刀具因换刀重调、 磨损引起尺寸变化时,为了编程方便和不改变已编制好的程序,利用数控系统的刀
《数控编程技术》教案 第二章 第4页 共15页 3．要便于测量和检验。 4．对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。 5．对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。 6．Z 轴方向的原点，一般设在工件表面。 2.3 刀具补偿的概念 2.3.1 刀位点 刀位点是在编制加工程序时用以表示刀具位置的特征点。对于端铣刀、立铣刀 和钻头来说，是指它们的底面中心；对于球头铣刀，是指球头球心；对圆弧车刀， 刀位点在圆弧圆心上；对尖头车刀和镗刀，刀位点在刀尖；对于数控线切割来说， 刀位点则是线电极轴心与工件表面的交点。需要指出的是，球形铣刀的刀位点在铣 刀轴线上，刀刃上不同的点切削时，所表现出的刀具半径不一样。 数控加工程序控制刀具的运动轨迹，实际上是控制刀位点的运动轨迹。 2.3.2 位置补偿 刀具位置补偿包括刀具半径和刀具长度补偿。 在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的刀具半径（如铣刀半径）或刀尖部分 有一定的圆弧半径（为方便起见，以后统称刀具半径），所以在零件轮廓加工过程 中刀位点的运动轨迹并不是零件的实际轮廓，而用户通常又希望按工件轮廓轨迹编 写工件加工程序，这样刀位点必须偏移零件轮廓一个刀具半径，这种偏移称为刀具 半径补偿。加工外轮廓表面和内轮廓表面时刀具半径补偿如图 2.8 所示。根据 ISO 标准，当刀具中心轨迹在编程轨迹前进方向左边时，称为左刀具补偿；反之称为右 刀具补偿。 刀具长度补偿，是为了使刀具顶端到达编程位置而进行的刀具位置补偿。当采 用不同尺寸的刀具加工同一轮廓尺寸的零件，或同一名义尺寸的刀具因换刀重调、 磨损引起尺寸变化时，为了编程方便和不改变已编制好的程序，利用数控系统的刀
《数控编程技术》教案第三章 第5页共15页 具位置补偿功能,只需要将刀具尺寸变化值输入数控系统,数控系统就可以自动地 对刀具尺寸变化进行补偿。 2.4数控加工工艺分析 2.4.1加工方法的选择 数控车床适合于加工圆柱形、圆锥形、各种成形回转表面、螺纹以及各种盘类 工件,并可进行钻、扩、镗孔加工 立式数控铣镗床或立式加工中心适合加工箱体、箱盖、盖板、壳体、平面凸轮、 样板、形状复杂的平面或立体工件,以及模具的内、外型腔等 卧式数控铣镗床或卧式加工中心适合于加工复杂的箱体、泵体、阀体、壳体等 工件:多坐标联动数控铣床还能加工各种复杂曲面、叶轮、模具等工件。 2.4.2加工工序的编排原则 在数控机床上加工时,其加工工序一般按如下原则编排: 1、按工序集中划分工序的原则 2、按粗、精加工划分工序的原则 按刀具划分工序的原则 4、按加工部位划分工序的原则 数控加工工序顺序的安排可参考下列原则 1)同一定位装夹方式或用同一把刀具的工序,最好相邻连接完成,这样可避 免因重复定位而造成误差和减少工夹、换刀等辅助时间。 2)如一次装夹进行多道加工工序时,则应考虑把对工件刚度削弱较小的工序 安排在先,以减小加工变形。 3)上道工序应不影响下道工序的定位与装夹。 4)先内型腔加工工序,后外形加工工序
《数控编程技术》教案 第二章 第5页 共15页 具位置补偿功能，只需要将刀具尺寸变化值输入数控系统，数控系统就可以自动地 对刀具尺寸变化进行补偿。 2.4 数控加工工艺分析 2.4.1 加工方法的选择 数控车床适合于加工圆柱形、圆锥形、各种成形回转表面、螺纹以及各种盘类 工件，并可进行钻、扩、镗孔加工； 立式数控铣镗床或立式加工中心适合加工箱体、箱盖、盖板、壳体、平面凸轮、 样板、形状复杂的平面或立体工件，以及模具的内、外型腔等； 卧式数控铣镗床或卧式加工中心适合于加工复杂的箱体、泵体、阀体、壳体等 工件；多坐标联动数控铣床还能加工各种复杂曲面、叶轮、模具等工件。 2.4.2 加工工序的编排原则 在数控机床上加工时，其加工工序一般按如下原则编排： 1、 按工序集中划分工序的原则 2、 按粗、精加工划分工序的原则 3、 按刀具划分工序的原则 4、 按加工部位划分工序的原则 数控加工工序顺序的安排可参考下列原则： 1）同一定位装夹方式或用同一把刀具的工序，最好相邻连接完成，这样可避 免因重复定位而造成误差和减少工夹、换刀等辅助时间。 2）如一次装夹进行多道加工工序时，则应考虑把对工件刚度削弱较小的工序 安排在先，以减小加工变形。 3）上道工序应不影响下道工序的定位与装夹。 4）先内型腔加工工序，后外形加工工序